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低溫等離子體是繼固態、液態、氣態之后的物質第四態,當外加電壓達到氣體的著火電壓時,氣體分了被擊穿,產生包括電子、各種離子、原子和自由基在內的混合體。放電過程中雖然電子溫度很高,但重粒子溫度很低,整個體系呈現低溫狀態,所以稱為低溫等離子體。低溫等離子體降解污染物是利用這些高能電子、自由基等活性粒子和廢氣中的污染物作用,使污染物分子在極短的時間內發生分解,并發生后續的各種反應以達到降解污染物的目的。
1、低溫等離子體處理惡臭氣體的作用原理(以H2S和CS2為例)
活性粒子的化學反應:
CS2* + CS2 → 2CS + S2
CS2* + O2 → CS + SO2
CS + O2 → CO + SO
nCS → (CS)n (聚合物)
SO + O2 → OSOO
SO + OSOO → 2SO2
CO + O → CO2
···
其總的反應為:
CS2 + 3O2 → CO2 + CO + 2SO2
2H2S + 3O2 → 2H2O + 2SO2
2、低溫等離子體技術的特點
與目前國內常用的異味氣體治理方法相比較本裝置具有如下優點:
(1) 技術高端,工藝簡潔:開機后,即自行運轉,受工況限制非常少,無需專人操作。
(2)節能:無機械設備,空氣阻力小,耗電量約為0.003kw/m3廢氣。
(3)適應工況范圍寬:設備啟動、停止十分迅速,隨用隨開,不受氣溫的影響。在250℃以下和在霧態工況環境中均可正常運轉。在-50℃至+50℃的環境溫度仍可正常運轉。
(4) 設備使用壽命長:本設備由不銹鋼材,銅材、鉬材、環氧樹脂等材料組成,抗氧化,采用防腐蝕材料,電極與廢氣不直接接觸,根本上解決了設備腐蝕問題。
(5)結構簡單:只需用電,操作極為簡單,無需派專職人員看守,基本不占用人工費。無機械設備,故障率低,維修容易。
(6) 應用范圍廣:介質阻擋放電產生的低溫等離子體中,電子能量高,幾乎可以將所有的異味氣體分子降解。
3、低溫等離子體技術工藝流程:
異味氣體從氣體收集系統收集后首先進入除水器中進行水氣分離,然后再排入等離子體反應器單元,在該區域由于高能電子的作用,使異昧分子受激發,帶電粒子或分子間的化學鍵被打斷,產生自由基等活性粒子,這些活性粒子和O2反應達到消除異味目的。同時空氣中的水和氧氣在高能電子轟擊下也會產生OH自由基、活性氧等強氧化性物質,這些強氧化性物質也會與異味分子反應,使其分解,從而促進異味消除。凈化后的氣體經排氣筒高空排放。
4、低溫等離子體技術的應用范圍
低溫等離子體降解污染物是利用高能電子、自由基等活性粒子與廢氣中的污染物作用,使污染物分子在極短的時間內發生分解,并發生后續的各種反應以達到降解污染物的目的。該技術能夠應用于污水處理廠、石油化工、制藥、污水處理、涂料、皮革加工、感光材料、汽車制造、食品加工廠、印染廠、垃圾處理廠、公廁、屠宰場、牲畜飼養場、魚類加工廠、飼料加工廠等諸多能夠產生惡臭異味的場所。